一種制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構的製作方法
2023-04-23 13:02:31 1
本發明屬於車輛制動設備技術領域，具體涉及一種制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構。
背景技術：
制動系統是汽車底盤的重要組成部分之一，直接關係到汽車綜合性能及生命財產安全。雖然傳統液壓式、氣壓式制動系統能夠滿足現有制動法規的各項要求，但是存在著管道布置複雜、依靠真空助力裝置、制動響應速度較慢、制動力矩不可主動調節及難於與其他系統集成控制等不足之處，不適合汽車尤其是電動汽車底盤集成化控制的發展要求。
線控制動系統實現了制動踏板機構與制動執行機構的解耦，主要有電子液壓制動系統(ehb)與電子機械制動系統(emb)兩種，取消了制動踏板機構與制動執行機構之間的直接連接，以電線為信息傳遞媒介，電子控制單元根據相關傳感器信號識別制動意圖，控制制動執行機構動作，實現對各個車輪制動力的控制，具有不依賴真空助力裝置、動態響應迅速、易於集成控制等優點，彌補了傳統制動系統結構原理上的不足。
由於制動踏板機構與制動執行機構實現了解耦，使得線控制動系統的制動踏板不再依賴於傳統的真空助力裝置，制動踏板結構與駕駛員制動感覺等都會發生較大變化，因此需要對汽車線控制動系統制動踏板機構進行全新設計。目前，在已有可查詢的汽車制動系統制動踏板機構相關信息中，與本發明最相關的技術是授權公告號為cn101982356b的發明專利——汽車制動踏板機構及其踏板感覺模擬器和授權公告號為cn201989768u實用新型專利——一種汽車線控制動系統的制動踏板裝置。上述發明採用踏板位移傳感器識別駕駛員的制動意圖，利用磁流變液可變阻尼特性動態調節制動踏板阻尼力，提高了制動踏板感覺和汽車制動性能。上述發明採用壓電式踏板壓力傳感器與踏板線性位移傳感器共同識別駕駛員的制動意圖，踏板感覺模擬功能部分採用雙彈簧機構，在中小強度制動時，只有外側彈簧起作用；在高強度或緊急制動時，內、外側彈簧同時參與工作。但是，上述發明中磁流變液式踏板感覺模擬器與上述發明中壓電式踏板壓力傳感器等，都存在結構複雜、控制繁瑣、成本較高及實現困難等問題，且兩者都沒有考慮制動意圖預識別和應急制動功能。至目前為止，具有制動意圖預識別和應急制動功能的制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構還鮮有提及。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構。
為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：
本發明提供一種制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構，包括：
安裝支架，包括相連的第一安裝部和第二安裝部，第二安裝部位於第一安裝部的下方；
制動踏板，包括踏板本體和踏板轉軸，踏板轉軸的頂端轉動設置於第一安裝部上，踏板本體設置於踏板轉軸的底端用於帶動踏板轉軸繞其與第一安裝部的連接點轉動；
踏板感覺模擬器，包括外殼、第一彈性組件、第二彈性組件、第三彈性組件、制動推桿和應急開關，外殼設置於第二安裝部上，第一彈性組件、第二彈性組件和第三彈性組件密封且移動地設置於外殼內且三者之間連通的空間內填充有液壓油，制動推桿分別與第一彈性組件、踏板轉軸連接；
脈衝電磁閥裝置，其與第三彈性組件連接，用於改變液壓油流通截面和流動阻尼來調節踏板感覺模擬器的工作特性曲線；
感應傳感器，其設置於踏板本體上，用於預先感知駕駛員的制動意圖；
踏板位移傳感器，其設置於第一安裝部上且與踏板轉軸的頂端連接，用於準確識別駕駛員的制動意圖。
本發明相較於現有技術，感應傳感器用於預先感知駕駛員的制動意圖，踏板位移傳感器用於準確識別駕駛員的制動意圖，脈衝電磁閥裝置通過調節液壓油流通截面和流動阻尼來調節踏板感覺模擬器的工作特性曲線，結構緊湊合理，操作方便快速，制動感覺可調，可有效模擬制動感覺，提高了制動的穩定性、舒適性和安全性，且具有預識別制動意圖和應急制動功能。
同時，安裝支架是整個制動踏板機構的安裝基礎，通過螺栓、螺母與車身、車架固定連接，安裝支架採用l型結構。
作為優選的方案，上述的外殼包括前部殼體和後部殼體，前部殼體包括外圓柱結構和內圓柱結構，內圓柱結構設置於外圓柱結構內且形成軸向圓柱腔體和軸向圓環腔體，外圓柱結構和內圓柱結構的任一軸向端面上設有第一前端蓋板，第一前端蓋板的軸心位置設有用於制動推桿活動的通孔；後部殼體設有後部軸向腔體，後部殼體與前部殼體連接且二者的軸心在同一直線上，後部殼體的軸向端面上設有第一後端蓋板，第一後端蓋板上設置安裝孔。
上述的第一彈性組件包括第一彈簧座圈、第一彈簧、第一活塞和應急推桿，第一彈簧座圈和第一活塞沿前部殼體的軸向由其前端向後端依次設置於軸向圓柱腔體內，第一彈簧設置於第一彈簧座圈和第一活塞之間且在初始狀態時將第一彈簧座圈緊靠於第一前端蓋板的內側，第一活塞與軸向圓柱腔體的壁體密封連接，應急推桿設置於第一活塞杆靠近第一後端蓋板的一側，制動推桿與第一彈簧座圈連接。
上述的第二彈性組件包括第二彈簧和環形活塞，環形活塞密封設置於軸向圓環腔體的壁體上，第二彈簧設置於軸向圓環腔體內且位於第一前端蓋板和環形活塞之間，第一彈簧的剛度係數大於第二彈簧的剛度係數。
上述的第三彈性組件包括彈性元件和第二活塞，第二活塞與後部軸向腔體密封連接，彈性元件由彈性塑料製作而成，彈性元件為圓柱結構，彈性元件設置於第二活塞上，應急開關設置於第二活塞上且位於彈性元件的中心位置。
採用上述優選的方案，第一活塞、環形活塞和第二活塞之間的空間內填充有液壓油，使得第一彈簧和第二彈簧在初始狀態時具有一定的預緊度，從而使得第一彈簧座圈緊靠在第一前端蓋板的內側。在中小強度制動時，主要由第二彈簧模擬中小強度的制動感覺；在大強度制動時，主要由第一彈簧模擬大強度的制動感覺；在緊急制動時，脈衝電磁閥裝置驅動第二活塞向第一前端蓋板方向移動，減小液壓油的流通截面，從而適當增加制動踏板阻力，主動調節制動感覺，滿足緊急制動時的需求。
作為優選的方案，上述的脈衝電磁閥裝置包括第三殼體、鐵芯、電磁線圈、回位彈簧、調節推桿和調節柱塞，第三殼體的軸向兩端分別設有第二前端蓋板和第二後端蓋板，第二前端蓋板上設有用於調節推桿活動的通孔，調節推桿活動設置於第三殼體內且其兩端分別與鐵芯、調節柱塞連接，回位彈簧套設於調節推桿上且在初始狀態將鐵芯緊靠於第二後端蓋板的內側，調節柱塞與第二活塞連接，電磁線圈設置於第三殼體內且靠近第二前端蓋板設置。
採用上述優選的方案，初始狀態時，回位彈簧使得鐵芯緊靠於第二後端蓋板的內側，液壓油的流通截面處於最大狀態。在緊急制動時，通過調節電磁線圈供電電壓的佔空比而改變流過電磁線圈的電流大小，可以使電磁線圈對鐵芯產生大小不同的吸引力，從而克服回位彈簧的彈簧力由鐵芯帶動調節柱塞移動來調節液壓油的流通截面及流動阻尼。
另外，上述的感應傳感器為紅外感應式傳感器或超聲波式傳感器，踏板位移傳感器為雙可變阻式角位移傳感器或霍爾式角位移傳感器。雙可變阻式角位移傳感器包括感應器殼體、感應轉軸、第一滑塊、第一滑片、第二滑塊和第二滑片，感應器殼體設置於第一安裝部上，第一滑片、第二滑片為弧形結構且二者的弧度一致，第一滑片和第二滑片固定設置於感應器殼體內，感應轉軸的長度方向的一端與踏板轉軸的頂端固定連接，第一滑塊、第二滑塊設置於感應轉軸的長度方向的另一端且二者之間設置有設定間隔，第一滑塊移動設置於第一滑片上，第二滑塊移動設置於第二滑片上。
附圖說明
圖1為本發明的整體結構示意圖。
圖2為本發明的踏板感覺模擬器的結構示意圖。
圖3為本發明的脈衝電磁閥裝置的結構示意圖。
圖4為本發明的踏板位移傳感器的結構示意圖。
圖5為本發明的踏板位移傳感器的電路示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施方式。
為了達到本發明的目的，如圖1至圖5所示，在本發明的其中一種實施方式中提供一種制動感覺脈衝電磁閥調節式制動踏板機構，包括：
安裝支架4，包括相連的第一安裝部和第二安裝部，第二安裝部位於第一安裝部的下方；
制動踏板1，包括踏板本體和踏板轉軸，踏板轉軸的頂端轉動設置於第一安裝部上，踏板本體設置於踏板轉軸的底端用於帶動踏板轉軸繞其與第一安裝部的連接點轉動；
踏板感覺模擬器6，包括外殼、第一彈性組件、第二彈性組件、第三彈性組件、制動推桿3和應急開關19，外殼設置於第二安裝部上，第一彈性組件、第二彈性組件和第三彈性組件密封且移動地設置於外殼內且三者之間連通的空間內填充有液壓油，制動推桿3分別與第一彈性組件、踏板轉軸連接；應急開關19為機械觸點式開關，應急開關為常開狀態；
脈衝電磁閥裝置7，其與第三彈性組件連接，用於改變液壓油流通截面和流動阻尼來調節踏板感覺模擬器的工作特性曲線；
感應傳感器2，其設置於踏板本體上，用於預先感知駕駛員的制動意圖；
踏板位移傳感器4，其設置於第一安裝部上且與踏板轉軸的頂端連接，用於準確識別駕駛員的制動意圖。
本實施方式相較於現有技術，感應傳感器2用於預先感知駕駛員的制動意圖，踏板位移傳感器5用於準確識別駕駛員的制動意圖，脈衝電磁閥裝置7通過調節液壓油流通截面和流動阻尼來調節踏板感覺模擬器的工作特性曲線，結構緊湊合理，操作方便快速，制動感覺可調，可有效模擬制動感覺，提高了制動的穩定性、舒適性和安全性，且具有預識別制動意圖和應急制動功能。
同時，安裝支架是整個制動踏板機構的安裝基礎，通過螺栓、螺母與車身、車架固定連接，安裝支架採用l型結構。
如圖2所示，為了進一步地優化本發明的實施效果，在本發明的另一種實施方式中，在前述內容的基礎上，上述的外殼包括前部殼體10和後部殼體15，前部殼體10包括外圓柱結構和內圓柱結構，內圓柱結構設置於外圓柱結構內且形成軸向圓柱腔體和軸向圓環腔體，外圓柱結構和內圓柱結構的任一軸向端面上設有第一前端蓋板，第一前端蓋板的軸心位置設有用於制動推桿活動的通孔；後部殼體15設有後部軸向腔體，後部殼體15與前部殼體10連接且二者的軸心在同一直線上，後部殼體15的軸向端面上設有第一後端蓋板，第一後端蓋板上設置安裝孔。
上述的第一彈性組件包括第一彈簧座圈8、第一彈簧11、第一活塞13和應急推桿14，第一彈簧座圈8和第一活塞13沿前部殼體的軸向由其前端向後端依次設置於軸向圓柱腔體內，第一彈簧11設置於第一彈簧座圈8和第一活塞13之間且在初始狀態時將第一彈簧座圈8緊靠於第一前端蓋板的內側，第一活塞13與軸向圓柱腔體的壁體密封連接，應急推桿14設置於第一活塞杆靠近第一後端蓋板的一側，應急推桿14的端面為圓盤狀，制動推桿3與第一彈簧座圈8連接。
上述的第二彈性組件包括第二彈簧9和環形活塞12，環形活塞12密封設置於軸向圓環腔體的壁體上，第二彈簧9設置於軸向圓環腔體內且位於第一前端蓋板和環形活塞12之間，第一彈簧11的剛度係數大於第二彈簧9的剛度係數。
上述的第三彈性組件包括彈性元件20和第二活塞18，第二活塞18與後部軸向腔體密封連接，彈性元件20由彈性塑料製作而成，彈性元件20為圓柱結構，彈性元件20設置於第二活塞18上，應急開關19設置於第二活塞18上且位於彈性元件20的中心位置。
採用上述優選的方案，第一活塞13、環形活塞12和第二活塞18之間的空間內填充有液壓油，使得第一彈簧11和第二彈簧9在初始狀態時具有一定的預緊度，從而使得第一彈簧座圈8緊靠在第一前端蓋板的內側。
在中小強度制動時，主要由第二彈簧9模擬中小強度的制動感覺。
在大強度制動時，主要由第一彈簧11模擬大強度的制動感覺。
在緊急制動或制動系統出現問題時，脈衝電磁閥裝置7驅動第二活塞18向第一前端蓋板方向移動，減小液壓油的流通截面，從而適當增加制動踏板阻力，主動調節制動感覺，滿足緊急制動時的需求。同時，應急推桿14推動到底時應急開關19閉合，提供應急制動信號根據汽車實際運行情況啟動備用制動功能。若應急開關閉合，而制動減速度與制動需求一致，則無需啟動備用制動功能；若應急開關閉合，而制動減速度與制動需求偏差較大，則啟用備用制動功能，實施汽車應急制動，從而提高汽車行駛安全性能。另外，還需要及時通過故障指示燈與聲音報警，提醒駕駛員注意。
如圖3所示，為了進一步地優化本發明的實施效果，在本發明的另一種實施方式中，在前述內容的基礎上，上述的脈衝電磁閥裝置7包括第三殼體21、鐵芯22、電磁線圈23、回位彈簧24、調節推桿16和調節柱塞17，第三殼體21的軸向兩端分別設有第二前端蓋板和第二後端蓋板，第二前端蓋板上設有用於調節推桿活動的通孔，調節推桿16活動設置於第三殼體內且其兩端分別與鐵芯22、調節柱塞17連接，回位彈簧24套設於調節推桿上且在初始狀態將鐵芯22緊靠於第二後端蓋板的內側，調節柱塞17與第二活塞18連接，電磁線圈23設置於第三殼體21內且靠近第二前端蓋板設置。
採用上述優選的方案，初始狀態時，回位彈簧24使得鐵芯緊靠於第二後端蓋板的內側，液壓油的流通截面處於最大狀態。
在緊急制動時，通過調節電磁線圈23供電電壓的佔空比而改變流過電磁線圈23的電流大小，可以使電磁線圈23對鐵芯22產生大小不同的吸引力，從而克服回位彈簧24的彈簧力由鐵芯22帶動調節柱塞17移動來調節液壓油的流通截面及流動阻尼。
當制動系統出現問題時，可將制動踏板1踩到底，彈性元件20受壓變形較大，使得應急開關19閉合，可啟動備用制動功能。此外，制動踏板感覺可由駕駛員自主設定。在駕駛室內儀錶板上的適當位置設置有一個制動感覺調節裝置，包括「增加」與「減小」兩個基本按鈕。按下「增加」按鈕時，脈衝電磁閥裝置7的電磁線圈23佔空比增加，通過調節推桿16、調節柱塞17推動第二活塞向左側移動，增加制動踏板力；反之，按下「減小」按鈕時，脈衝電磁閥裝置7的電磁線圈23佔空比減小，通過調節推桿16、調節柱塞17帶動第二活塞向右側移動，減小制動踏板力。駕駛員可以根據自己的個人喜好，自主改變踏板感覺模擬器6的工作特性曲線。而且，制動系統控制單元具有不同駕駛員調節數據的記憶功能，不同駕駛員可以通過記憶功能，一鍵恢復自己上次所設定工作特性曲線。
為了進一步地優化本發明的實施效果，在本發明的另一種實施方式中，在前述內容的基礎上，上述的感應傳感器為紅外感應式傳感器或超聲波式傳感器，具體的可根據實際情況選擇。
採用上述優選的方案，在汽車制動時，當駕駛員將右腳移至制動踏板上方時，感應傳感器2即可在駕駛員實施實際制動之前預先感知駕駛員的制動意圖，為制動力矩實施及制動力分配提供預留時間，從而縮短制動相應時間，提高提車綜合制動性能。感應傳感器2在檢測範圍內通過感應傳感器2產生信號與踏板位移傳感器5產生信號之間的時間差值，可預先判斷本次制動的緊急程度。不同的緊急程度，制動執行機構採用不同的控制策略，例如緊急制動時，制動執行機構應增大制動力矩隨踏板位移變化的增加速度，使得汽車能夠快速停車，而提高制動安全性能。
為了進一步地優化本發明的實施效果，在本發明的另一種實施方式中，在前述內容的基礎上，上述的踏板位移傳感器5為雙可變阻式角位移傳感器或霍爾式角位移傳感器。
如圖4至圖5所示，雙可變阻式角位移傳感器包括感應器殼體、感應轉軸25、第一滑塊26、第一滑片27、第二滑塊29和第二滑片28，感應器殼體設置於第一安裝部上，第一滑片27、第二滑片28為弧形結構且二者的弧度一致，第一滑片27和第二滑片28固定設置於感應器殼體內，感應轉軸25的長度方向的一端與踏板轉軸的頂端固定連接，第一滑塊26、第二滑塊29設置於感應轉軸25的長度方向的另一端且二者之間設置有設定間隔，第一滑塊26移動設置於第一滑片27上，第二滑塊29移動設置於第二滑片28上。
採用上述優選的方案，兩個滑片與兩個滑塊分別結合，構成兩個滑動變阻器g101、g102。當駕駛員踩動制動踏板時，感應轉軸隨著踏板轉軸轉動，第一滑塊26、第二滑塊29分別在第一滑片27、第二滑片28上滑動，輸出踏板位移及位移變化率信息，用於判斷駕駛員的制動意圖。兩個滑動變阻器配合工作，可提高制動系統的控制精度和容錯能力。如果其中一個出現故障，可根據另一個信號繼續工作，並及時報警提醒駕駛員儘快修復。
以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。